Фамилия Омехина — это женская форма, а её мужской вариант — Омехин. В основе лежит прозвище или нецерковное имя Омеха. В русской ономастике это слово скорее всего связано с глаголом «омехать» или «омешить» — в диалектах оно означало «обмануть, провести, одурачить». Соответственно, Омехой в старину могли прозвать хитрого человека, ловкача или того, кто любил подшутить. Есть и другая версия: в некоторых говорах «омех» — это «оплеуха, затрещина», и прозвище могло закрепиться за драчуном или человеком с тяжёлой рукой, но она менее вероятна — такие основы реже становились фамилиями.

Фамилия образована по типичной восточнославянской модели: к основе на -а, -я добавляется суффикс притяжательности -ин. Омеха → Омехин → Омехина. Суффикс -ин указывает на принадлежность: буквально «чей?» — Омехин сын, дочь Омехи. Это одна из самых распространённых моделей в русских фамилиях, особенно в северных и центральных регионах, где патронимы на -ин встречаются чаще, чем на -ов.

Фамилия редкая. По данным переписей и телефонных справочников, Омехины встречаются в основном в Поволжье и на Урале — в Кировской, Нижегородской, Свердловской областях. Это говорит о том, что фамилия могла закрепиться в среде государственных или дворцовых крестьян, которые активно переселялись на восток в XVII–XVIII веках. Сословная принадлежность носителей — почти наверняка крестьянство или мещанство, дворянских родов с такой фамилией не зафиксировано.

В написании стоит обратить внимание на букву «ё»: в некоторых документах фамилию могут записывать как Омехина через «е», хотя в исходном прозвище ударение, скорее всего, падало на второй слог — Омёха. В современных паспортах вариант с «е» стал нормой, но это не меняет этимологии.